Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/4584
Title: Συγκριτική διερεύνηση της ανευπλοειδογόνου δράσης των φαρμακευτικών ενώσεων nocodazole, paclitaxel & griseofulvin σε τρία κυτταρικά συστήματα in vitro
Authors: Ζαχαράκη, Πολυξένη
Issue Date: 2011-08-29T10:01:18Z
Keywords: Ανευπλοειδία
Keywords (translated): Aneuploidy
Nocodazole
Paclitaxel
Griseofulvin
Abstract: Οι μικροσωληνίσκοι της μιτωτικής ατράκτου είναι υπεύθυνοι για τον αποχωρισμό των αδελφών χρωματιδίων κατά την Ανάφαση. Τροποποίηση ή καταστολή της δυναμικής του δικτύου των μικροσωληνίσκων συνεπάγεται αναστολή της κυτταρικής διαίρεσης μέσω ενεργοποίησης του σημείου ελέγχου της Μίτωσης. Έτσι, ενώσεις που προσδένονται στο μόριο της β-τουμπουλίνης και σταθεροποιούν τους μικροσωληνίσκους, όπως το paclitaxel και η griseofulvin, ή τους αποσταθεροποιούν, όπως η nocodazole, αποτελούν αποτελεσματικά φάρμακα έναντι του καρκίνου, αλλά και άλλων ασθενειών. Η πρόσδεση των φαρμάκων στους μικροσωληνίσκους έχει ως αποτέλεσμα, την αναστολή της αλληλεπίδρασης μικροσωληνίσκων-κινητοχώρου, βλάβες στη λειτουργία της μιτωτικής ατράκτου και ανώμαλο χρωμοσωματικό αποχωρισμό, με συνέπεια την εμφάνιση ανευπλοειδικών κυττάρων. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η συγκριτική διερεύνηση της ανευπλοειδογόνου δράσης των φαρμακευτικών ενώσεων nocodazole, paclitaxel και griseofulvin σε τρία κυτταρικά συστήματα in vitro: στους μυοβλάστες ποντικού C2C12, στους ινοβλάστες ανθρώπου HFFF2 και στα καρκινικά επιθηλιακά κύτταρα ανθρώπου MCF-7. Η συγκριτική ανάλυση πραγματοποιήθηκε με τη μελέτη επαγωγής μικροπυρήνων και του μηχανισμού προέλευσης τους, μέσω της διπλής ανοσοσήμανσης πρωτεϊνών του κινητοχώρου (CREST) και του δικτύου του κυτταροσκελετού (α- τουμπουλίνη). Ακολούθησε μελέτη της ακεραιότητας της μιτωτικής συσκευής, μέσω συνδυασμένης ανοσοσήμανσης πρωτεϊνών του κεντροσώματος (γ- τουμπουλίνη & Aurora A) και του δικτύου των μικροσωληνίσκων (β- τουμπουλίνη). Τέλος, πραγματοποιήθηκε μελέτη της έκφρασης πρωτεϊνών που συμμετέχουν στο χρωμοσωματικό αποχωρισμό, όπως οι Aurora A, β- και γ-τουμπουλίνη, μέσω της μεθόδου της ανοσοαποτύπωσης (Western Blot Analysis). Με την ολοκλήρωση της μελέτης παρατηρείται ότι και οι τρεις χημικές ενώσεις: επάγουν το φαινόμενο της χρωμοσωματικής καθυστέρησης, κατάσταση που υποδηλώνει την ύπαρξη ολόκληρου χρωμοσώματος, με αύξηση της συχνότητας των μικροπυρήνων με κινητοχώρο στο εσωτερικό τους και στις τρεις κυτταρικές σειρές. Επίσης, προκαλούν αύξηση του ποσοστού πολυπύρηνων μεσοφασικών κυττάρων και στα τρία κυτταρικά συστήματα. Προκαλούν αύξηση του μιτωτικού δείκτη και συσσώρευση των κυττάρων στο στάδιο της Μετάφασης στα κύτταρα C2C12, HFFF2 και MCF-7. Η συσσώρευση αυτή συνοδεύεται με ταυτόχρονη μείωση των Ανατελοφάσεων. Αποδιοργανώνουν, ακόμα, το δίκτυο των μικροσωληνίσκων, τόσο στα μεσοφασικά όσο και στα μιτωτικά κύτταρα. Ειδικότερα, η nocodazole επάγει την αύξηση του ποσοστού μεσοφασικών κυττάρων με πολύ συμπυκνωμένο δίκτυο και κατεστραμμένο (στικτό) γενετικό υλικό στα κύτταρα ποντικού C2C12. Επίσης, και οι τρεις ενώσεις επηρεάζουν τον κεντροσωματικό πολλαπλασιασμό, με την εμφάνιση ανώμαλων Μεταφάσεων και στις τρεις κυτταρικές σειρές. Η nocodazole επάγει το σχηματισμό μονοπολικών Μεταφάσεων, αντίθετα το paclitaxel σχηματίζει πολυπολικές Μεταφάσεις. Η griseofulvin παρουσιάζει κυτταρική εξειδίκευση με την πρόκληση μονοπολικών Μεταφάσεων στα κύτταρα C2C12, πολυπολικών Μεταφάσεων στα καρκινικά κύτταρα MCF-7 και κατά πλειονότητα μη-ομαδοποιημένων Μεταφάσεων στα κύτταρα HFFF2. Οι εν λόγω μελετηθείσες χημικές ενώσεις τροποποιούν επίσης την έκφραση των πρωτεϊνών Aurora A, β- & γ-τουμπουλίνης και στα τρία κυτταρικά συστήματα. Κύριο χαρακτηριστικό της δράσης της nocodazole είναι η μείωση της έκφρασης των πρωτεϊνών Aurora A και β-τουμπουλίνης. Αντίθετα το paclitaxel και η griseofulvin οδηγούν σε υπερέκφραση των Aurora A, β- και γ-τουμπουλίνη. Και οι τρεις φαρμακευτικές ενώσεις παρουσιάζουν κυτταρική εξειδίκευση ως προς τον επηρεασμό της έκφρασης των πρωτεϊνών που μελετήθηκαν. Τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν τη συμμετοχή των τριών πρωτεϊνών στην εκδήλωση της ανευπλοειδογόνου δράσης των τριών χημικών ενώσεων. Τα παραπάνω συμπεράσματα επιβεβαιώνουν και ερμηνεύουν την ανευπλοειδογόνο δράση των φαρμακευτικών ενώσεων, nocodazole, paclitaxel και griseofulvin.
Abstract (translated): The microtubules of the mitotic apparatus are responsible for the chromosome segregation during Anaphase. Modification or inhibition of the dynamics of the microtubules results to the activation of the mitotic checkpoint. Chemicals that bind at the molecule of β-tubulin and stabilize microtubules, like paclitaxel and griseofulvin or destabilize them, like nocodazole, act as drugs against cancer or other diseases. This binding results to the inhibition of microtubule-kinetochore interactions, damage of the organization of the mitotic spindle, abnormal chromosome segregation and thus the generation of aneuploid cells. In the present study we comparatively investigated the aneugenic potential of three chemical compounds, nocodazole, paclitaxel and griseofulvin in three cell lines in vitro: C2C12 mouse fibroblasts, HFFF2 human myoblasts and MCF-7 human epithelial cancer cells. The comparative analysis was established by three different experimental procedures. The study of micronucleus induction and their generation mechanism was accomplished by CREST analysis in combination with immunostaining of α- tubulin. The ability of the chemicals to affect the organization of mitotic apparatus was investigated by double immunofluorescence of microtubule network (β-tubulin) and centrosomes (γ-tubulin & Aurora A) in all cell lines. Finally, to understand further the mechanisms by which nocodazole, paclitaxel and griseofulvin exert their aneugenic potential, we examined the ability of these compounds to modulate the expression of proteins that participate in chromosome segregation, such as Aurora A, β- and γ-tubulin, by Western blot analysis in C2C12, HFFF2 and MCF-7 cells. Our results revealed that the three chemical compounds:  Induce chromosome delay, showing a high frequency of micronuclei with kinetochore, indicating the presence of intact chromosome in every studied cell line. In addition, all the drugs evoke induction of multinucleated cells in all cell lines.  Increase the mitotic index with simultaneous Metaphase arrest. The cell accumulation at the Metaphase is accompanied with reduction of Anatelophases in all cell lines.  Promote disorganization of the microtubule network. Especially, nocodazole causes induction of abnormal interphase cells with very condensed network (bundled cells) and punctuated genetic material in C2C12 mouse cell line.  Affect the centrosome proliferation, increasing the frequency of abnormal Metaphases in the three cell lines. Nocodazole induces high frequency of monopolar Metaphases, whereas paclitaxel generates polypolar Metaphases. Griseofulvin produces monopolar Metaphases in C2C12 cells, polypolar Metaphases in cancer MCF-7 cells and mainly non-congressed Metaphases in HFFF2 cells, exhibiting cell specificity.  Modify the expression of the proteins Aurora A, β- and γ-tubulin in all cell lines. Nocodazole reduces Aurora’s A expression in C2C12, HFFF2 and MCF-7 cell lines. The same is observed for β- tubulin’s expression, as for C2C12 and MCF-7 cells. Paclitaxel exerts its aneugenic potential by enhancing the expression of Aurora A and γ-tubulin in all cell lines, whereas enhancing β- tubulin’s expression is only noticed in C2C12 and MCF-7 cells. Griseofulvin increases the expression of Aurora A and β-tubulin in human cancer cells MCF-7. As for γ-tubulin’s expression, is elevated only in the human cell lines HFFF2 and MCF-7. Thus, we suggest that the activity of the pharmaceutical compounds on the expression of the above proteins, exhibit cell specificity. These findings implicate that the aneugenic potential of the studied drugs is mediated through changes in the expression of these proteins. The conclusions above confirm and explain the aneugenic potential of the pharmaceutical compounds, nocodazole, paclitaxel and griseofulvin.
Appears in Collections:Τμήμα Βιολογίας (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Κείμενο Μεταπτυχιακού Διπλώματος Ειδίκευσης PDF.pdfΕργασία Διπλώματος Ειδίκευσης6.16 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons